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ＩＩＪＧＩＯサービス基盤における

Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔテクノロジー活用の現場

2013年11月22日

株式会社インターネットイニシアティブ

プラットフォーム本部プラットフォームサービス部

副部長木村真理

IIJ Technical WEEK 2013 Day4

IIJ GIOサービス基盤におけるMicrosoftテクノロジー活用の現場

本日お話しする内容

1 IIJ GIOコンポーネントサービス概要

2 サービス基盤アーキテクチャ解説

3 WS2012検証評価と導入計画

・IIJ GIOコンポーネントサービスベースサーバ Vシリーズ Windowsタイプとは

・サービス管理システムにおけるソフトウェア制御の仕組み・Windows Server 2012 Hyper-V対応における変更点

・検証内容と評価結果・GIOサービス提供ロードマップ概要と現在の取り組み状況・Hyper-V 2.0からWindows Server 2012 Hyper-Vへの移行プラン

1 IIJ GIOコンポーネントサービス概要

• IIJ GIO（ジオ）は国内最大級のインターネットバックボーン上に、高品質かつ大容量のリソースプールを備えたクラウドプラットフォーム

ＩＩＪＧＩＯのサービス体系と特長

• IIJ GIOは用途に応じて選べる2種類のIaaSを中心にサービス展開

ストレージ、ネットワーク、データベース、運用をサーバーに自由に組み合わせ

VPNや閉域網接続もOKシステムインテグレーション(SI)のパーツとしてエンタープライズシステムをターゲットに開発

初期費用0円、コストパフォーマンスが高く手軽に使える

オンライン契約で即日利用開始主にWeb系企業やソーシャルアプリケーションプロバイダーをターゲットに開発している

サービス特長サービス特長

ＩＩＪＧＩＯ主要サービス

IIJ GIOコンポーネントサービス

IIJ GIOホスティングパッケージサービス

本日紹介するサービス

ベースサーバ

アドオン

ネットワーク

ストレージ

Vシリーズ（仮想化タイプ）

Xシリーズ（専有タイプ）

ＶＷシリーズ

データベース

仮想化プラットフォーム

仮想サーバのインフラ基盤

ハイパーバイザのインフラ基盤

専有物理サーバのインフラ基盤

ネットワークアドオン

ストレージアドオン

データベースアドオン

高い柔軟性を持つ、エンタープライズ向けのクラウドサービス

IIJ GIOの中核を成すサービスで、1,000通り以上の多様なメニューから最適なものを選択することで、要望に合った構成を実現。お客様社内と直接接続することにより、プライベートクラウドとして利用することも可能

お客様のネットワーク環境を

そのまま持ち込み可能

オンプレミス環境

ＩＩＪＧＩＯコンポーネントサービス

Dynamic DatacenterToolkit 実装フレームワーク／テンプレート

ユーザコンソール運用デリバリツール

閉域網The Internet

サーバプール(Hyper-V 2.0）

高密度L2ネットワーク

運用・管理

ユーザVM ユーザVM ユーザVM ユーザVM

OS OS OS OS

各種ストレージサービス

各種ネットワークサービス

お客様システム管理担当

IIJ基盤運用担当

System Center（SCVMM / SCOM / SCCM）

VM操作スナップショット操作

構成管理プロビジョニング

• Hyper-V2.0とSCVMM2008R2を用いて、16ノードHyper-Vクラスタを大規模展開。高密度L2NW経由で各種サービスと連携

ベースサーバＶシリーズＷｉｎｄｏｗｓタイプ概要

ベースサーバの管理ベースサーバ（Vシリーズ）の管理用として、Web UIで利用可能なコントロールパネルをご提供します。コンピュータ操作や画面イメージ表示、スナップショットの取得等が可能となります。

■コントロールパネルイメージ■ご提供機能

ActiveDirectoryパック

DBパック

[SQL Server]

RDSパック

XenAppパック

■各種パックVシリーズとXシリーズのWindowsタイプのベースサーバに、各種機能を追加して提供

（参考資料）Ｗｉｎｄｏｗｓタイプの特長

2 サービス基盤アーキテクチャ解説

サービス管理システム

運用基盤

システム

サービス基盤概要サービス実行基盤

GIOサービスNW

VPNインターネット

接続

ハートビートNW

サービスサポートNW

iSCSI SAN

共有ストレージ

2Way IAサーバ

Hyper-Vクラスタ

仮想化リソースプール

VHDVHDVHDVHDVHD

仮想ネットワーク

VM VM VM VM VM

エッジ

Internet

お客様環境

管理ポータル

ユーザコンパネ

監視マネージャ

サービス構成管理DB

管理ラッパー

サーバ制御サービス

AD パッチ配布ホスト監視

ウィルス対策

ライブラリ

Type-H

Type-X

Type-C

Addon運用管理ネットワーク

IIJ GIO運用エンジニア

• MicrosoftのクラウドOSビジョン

– お客様の社内orデータセンター、サービスプロバイダー、そしてWindowsAzureに至るまで、インフラストラクチャ、アプリケーション、およびデータのための一貫した 1 つのプラットフォームを提供すること

– アプリケーション所有者はアプリケーションサービスに必要となるインフラストラクチャを意識することなく、等しい環境が利用可能になる

今後の展望（1/2）

中堅～大企業の社内利用向け SCVMM2008R2に付属していたセルフサービスポータルが単独製品として独立

社内リソース環境とWindows Azure環境を共通のインタフェースで一元管理。プライベートクラウド上のワークロードをWindows Azure上に移すといったことが可能

サービスプロバイダーやグループ企業にITサービスを提供する大企業向け

Windows Azureの技術をWindows Server向けにパッケージ化したプログラム

Azureライクな利用者UIと管理者UIを提供し、SPFと連携させることでSystem CenterとHyper-Vを管理可能

今後、Windows Azureに合わせて機能拡張

System Center AppController

Windows Azure Pack

ビジョンを実現する具体的な2つのアプローチ

• (既に開発・導入したSPFに加えて)Windows Azure Packを追加導入することで、IIJ GIOとしての独自サービスだけでなく、サービスプロバイダーとしてWindows Azure互換クラウドとしても提供可能

今後の展望（2/2）

Windows Server + System Center

サービス管理ポータルと拡張可能な API

Web サイト

VM サービスバス

Windows Azure

Web サイト

Windows Server + System Center

Web サイト

一貫性

IIJ GIO独自ツール

WindowsAzure Pack

System CenterAppController

3 WS2012検証評価と導入計画

評価の視点

知る視点

2012 ネイティブ構成を作り、Hyper-V 3.0の新機能を評価

使う視点ゲストOSとして、

サービス提供新機能と変更点を確認

使う視点仮想化基盤として、

既存サービス基盤への適応比較、運用、移行の評価

Dynamic DatacenterToolkit実装フレームワーク/テンプレート

ユーザコンソール運用デリバリツール

サーバプール(Hyper-V 2.0）

ユーザVM ユーザVM ユーザVM ユーザVM

GuestOS

System Center(SCVMM/SCOM/SCCM)

VM操作スナップショット操作

構成管理プロビジョニング

Windows Server 2008 R2 基盤の課題

01スケーラビリティ

vCPUが４つまでの提供

課題詳細

仮想マシンのグレードラインナップ拡大に限界

⇒物理サーバメニュー対応

課題による影響

02運用上の機能不足

I/O制御が出来ない

キャパシティ設計に制約

⇒余裕を持ったサイジング

オンラインストレージ移行が出来ない

サービス可用性維持や設備更新に影響

⇒計画停止の調整

NICチーミングをH/Wベンダーに依存

H/Wベンダー毎に独特・煩雑な設定手順

Windows Server 2012 Hyper-V （1/3）

Windows Server 2012 Hyper-Vの改良点(抜粋)

(我々が)地味に嬉しいポイント

注目の新機能

検証の実際

•既存サービス基盤での検証– 既存サービス基盤への適応検証

– System Center 2012 Service Pack 1 評価

– 移行方式の検討

– サービス基盤と同等の機器で、大規模に構成• Windows Server 2012 Hyper-V 最大 32台

•新サービス開発に向けた新機能評価– Hyper-V on SMB 3.0

– SR-IOV

– Hyper-V QoS

– 詳細は次項⇒

目的

環境

目的

環境

File Server ホストHyper-V ホスト

Hyper-V ホストクラスタ

10Gbps EthernetSwitch

Infiniband Switch

Hyper-V Hyper-V

WindowsVM

WindowsVM SMB 3.0 SMB 3.0

Hyper-V on SMB Direct (RDMA)

共有ストレージ

iSCSI iSCSI Local Disk(SAS)

Local Disk(SSD)

Local Disk(SAS)

Local Disk(SSD)

ALU:64K ALU:4K

Hyper-V over SMB using RDMAHyper-V using SR-IOV

Inter-VM Networking

Local Disk(SAS)

Hyper-V QoS

検証環境

SMB FileShare

Hyper-V ホスト

仮想マシン仮想マシン

Disk I/O ベンチマークツール

iSCSI Storage

仮想マシン

Disk I/O ベンチマークツール

Local SAS(RAID0+1)

VHDX VHDX VHDX

構成上課題が有るものの、性能面では既存のiSCSIストレージの代替となり得る

Sequential Read

RandomRead (512k)

Sequential Write

RandomWrite (512k)

１：Hyper-V over SMB using RDMA（1/2）1

• Hyper-V over SMB using RDMA時のDiskパフォーマンスをローカルディスク構成、iSCSI構成と比較して確認

⇒RDMAを用いたSMBとInfiniBandを組み合わせることで、ローカルディスクに匹敵する性能を確保できることを確認

IP-SAN (1Gbps) IP over Infiniband

• InfiniBandスイッチを挟んだHyper-V over SMB構成において、RDMAの効果の有無を確認

⇒RDMAを有効にした場合、Hyper-VホストのCPU使用率が約5％※

低減されることを確認

SMB サーバがDCと通信できるようNW構成に工夫が必要

１：Hyper-V over SMB using RDMA（2/2）

Hyper-V クラスタ

管理OS仮想マシン

vSwitchvSwitch

Infiniband スイッチ

SMB サーバ

vSwitch

SMBクライアント（ホストOS）

ALU= 4k

SMBサーバ(VHDX配置)

ALU= 4k

NIC Teaming

※マイクロソフトの見解ではオフロード効果がもっと出るとのことだったので、検証環境や検証方法の見直しが必要と思われる

• 10GbE S/Wを挟んだHyper-Vクラスタ構成において、SR-IOVの効果の有無を確認

⇒SR-IOV環境の構築に工数を要したため正確な計測は未実施だが、テスト計測時では最大10％程度のCPU使用率の低減を確認

２：Hyper-V using SR-IOV + 10GbE

Hyper-V クラスタ (1st ノード)

Hyper-Vクラスタ

(2st ノード)

管理OS仮想マシン

NIC Teaming

vSwitch vSwitch

10GbE NIC (SR-IOV)

10GbE Switch

vSwitch

約12～17％

約7～9％

CPU使用率

SR-IOV無効時

SR-IOV有効時

構成に制約が多く、コスト的に実現性が低い

• Windows Serverで提供される、仮想SW・仮想NWアダプターの帯域制限(上限)および帯域保証(下限)のQoS機能を確認

• 帯域上限までNWトラフィックが消費された状態では後発トラフィックは待ち状態となるが、QoSによって帯域が適切に分割された状態では、各トラフィックが安定的に動作することを確認

３：Hyper-V QoS

一部の挙動が不安定で、要チューニング検討

Hyper-V クラスタ

管理OS

Live Migration

NIC Teaming

vSwitch

Clustering

vSwitch

10GbE NIC

仮想マシン

vSwitch

NIC TeamingNIC

Teaming

仮想マシン

QoS制御

10GbE Switch

Live Migration Trafic

VM Service Trafic

Max/MinBandwidth

(weight / absolute)

QoS有効化

NWトラフィックグラフ

評価内容（1/2）

•Hyper-V on SMB 3.0

+ Infiniband RDMA– 帯域を使い切れないほどの性能

– ディスク I/O がネックになりやすい仮想マシンサービスが一変する可能性

– システム全体の機器の価格

– ストレージ機器との性能バランス

– 多数のホストを運用したときのQoS

– ストレージ機器自身が SMB 3.0 をホストすること

評価

課題

評価内容（2/2）

• SR-IOV

– オフロードによる性能アップ、CPU利用率削減ができる

– 仮想マシンの構成、設計に影響

⇒オンプレミス環境では有効だが、マルチテナントサービス基盤には不向き

評価

課題

まとめ

•新機能の可能性は感じた– 既存のシステムに対して大きく見直しが必要

– コストとのバランス

– クラウド基盤への適用にはまだ早いものもある？

•段階をわけて考えることにした– 今の環境をいかに Windows Server 2012 へ置き換えるか

– 新しい技術を生かした次の基盤をどう作るか

ＷｉｎｄｏｗｓＳｅｒｖｅｒ２０１２サービスロードマップ

IIJ GIOサービスラインナップのWindows Server 2012対応

仮想サーバ(Vシリーズ)OS提供物理サーバ(Xシリーズ)OS提供ハイパーバイザ(VWシリーズ)

Guest OS対応

現行IIJ GIO Hyper-V基盤のWindows Server 2012化

大規模仮想マシンの提供既存仮想サーバのスペックアップ基本ディスクバックアップオプション提供現行Hyper-V基盤からの移行メニュー

提供

Windows Server 2012を生かした、次期IIJ GIOインフラ構築

H/W検証 S/W検証メニュー開発

Windows Server 2012

OSメニューの提供

ハイスペック仮想マシン、

高可用性環境の提供

さらに高性能、

高機能なサービス

29出典:http://www.wallpaperlink.com/

移行-Migration-

立ちはだかる大きな山

Windows Server 2012 Hyper-Vへの移行プラン

マルチテナント環境における移行の課題（1/2）

• マルチテナント環境

–同じストレージボリュームに複数のお客様VMが配置

一斉メンテナンスで停止するのは難しい

Windows Server 2008 R2 Hyper-V

.VHD.VHD .VHD

システムＢシステムＡ

マルチテナント環境における移行の課題（2/2）

• 無停止移行

–当然、無停止で移行させたかったが、米マイクロソフト社もその方法を持ち合わせていなかった

– Windows Azureもバージョンアップ時はサービスを停止して移行

移行プランの現実解

•それなら...

短時間で

顧客・仮想マシン単位で

顧客それぞれのタイミングで

できる方法を探す

移行プランの検討ポイント

•仮想マシンの停止時間を最小に

•ロールバック可能

•構成変更を同時に実行–VHDX変換

–仮想マシン仕様の変更

–適切なストレージへの再配置など

標準移行手順

• 標準ツールである「クラスター移行ウィザード」による移行

ぜんぶ一気に手軽に

CSV単位の移行時間がかかる

採用不可

試行錯誤１

• ストレージボリュームをそのままマウントしてインポート

速い(ストレージの接続のみ)

CSV単位の移行ロールバックできない

Windows Server 2008 R2 Hyper-V Windows Server 2012 Hyper-V

①直接インポート

採用不可

試行錯誤２

• クラスターノードのインプレースアップグレード

Not Available.

試行錯誤を踏まえて考えた移行プランが・・・

移行プラン ①：移行専用ボリューム（1/2）

.VHD .VHD①複製

②インポート

③変換

クラスター共有ボリュームクラスター共有ボリューム移行専用ボリューム

• 移行専用ボリュームに仮想マシンをエクスポート(複製)

• ボリュームを移行先に接続し、仮想マシンをインポート (IP-SANで切替)

④ストレージ移行.VHD

移行プラン ①：移行専用ボリューム（2/2）

• すべて複製で処理するのでロールバック可能• 移行先への移動が速い• インポート後はストレージ移行が利用できる

• エクスポート(複製)の時間がかかる• .VHDXにするなら再コピーが必要• ボリュームのマウント・アンマウントの制御が必要

移行プラン ②：ストレージ装置によるデータ転送（1/2）

①ミラーリング

②差分を転送

ストレージ装置

③インポート

ストレージ装置

• ストレージ装置のスナップショット機能・ミラーリング機能を活用

• ボリュームごと複製したあと、対象の仮想マシンをインポート

移行プラン ②：ストレージ装置によるデータ転送（2/2）

• 事前コピー＝仮想マシンの停止時間が少ない• 複製によるロールバック可能

• LUN単位のミラーリング対象の仮想マシンのみインポートも可能だが他の仮想マシンでI/Oが続いていると同期が完了できない

• ストレージ装置の選択肢が限られてしまうベンダーロックイン

あらためて考察

•移動/複製の工夫– エクスポート

– インポート後の再配置

⇒ 仮想マシン・構成ファイルの移動/複製は

最低でも２回必要

•タイミングと組み合わせ– 構成変更をどう組み込むか

– 仮想マシンの停止時間をどう短縮するか

ひと目でわかる！移行プラン検討のここまでの流れ

米MSとディスカッション

移行要件定義

←イマココ

試行錯誤

移行プラン① 移行プラン②

ちょっとひと工夫

移行プラン3 確定＼(-o-)／

移行プラン Let’s！検討

移行要件確立

本気で考える

試行錯誤1 試行錯誤2標準手法

移行プラン ③：SMBファイル共有への転送（1/3）

①ファイル転送

SMBファイル共有

②インポート

④変換＋移動

③変換

• 移行先クラスターに SMBファイル共有を準備

• 仮想マシン・構成ファイルをSMBファイル共有へ転送

• CSV上のファイルから仮想マシンをインポート

構成ファイル・フォルダを先に移動

.VHDXの変換先を新しいフォルダへ

• いろんなポイント– ボリュームのマウント・アンマウント制御が不要

– 複数の移行タスクを同時実行しやすい

– 仮想マシンのスナップショットと組み合わせ、.VHDの事前転送も可能

– iSCSI環境との比較であれば、それほど速度差はない

– SMB3.0が使えるわけではない。

• 残る課題

– 複数の移行タスクの制御と管理

•ストレージ容量

•ネットワーク帯域

•仮想マシンのスナップショット

– ロールバックの実装

実装にむけて、さらに検討を重ねてゆく

移行プランの考慮事項

• 仕組みだけでなく、「移行の運用」も考える– 移行元、移行先の適切な制御

– 新旧の契約情報の紐付け

– 問題があった場合のサポート体制

– 移行環境の維持運用

• お客様任意のタイミングで、Web UI からユーザーセルフで移行作業(とロールバック)が実施できること

（参考資料）移行機能の提供イメージ

• ユーザーコントロールパネルからセルフサービスで提供– 移行サービスを申し込むと、マイグレーションタブが表示

– ユーザーの任意のタイミングで移行作業が実施可能

事前作業開始

スナップショット

システムバックアップ

マイグレーション

移行開始

移行完了

マスタVHDコピー完了

インポート処理中

ファイル変換処理

グレード変更処理

移行実行中は該当サーバのコンピュータ操作は無効化

マイグレーション中

※画面は開発中のものです。

移行後の運用メリット

•Windows Server 2012 に乗ってしまえばその次への移行が楽– ストレージマイグレーションによる設備間のオンライン移行が可能

•Windows Server 2012 <->2012 R2 のクロスバージョン移行もサポート

•しかも2013年10月18日リリース済

え？ R2？

ええ！？

先月？？

Windows Server 2012 R2 への期待• 特に注目している新機能

建前ホンネ

（無印は無かったことにして）

すぐにでも使いたい

R2とはいえじっくり検証が必要だね

今後の展開

•本日披露した移行プランの実現に向けて、開発を継続して移行を実施

•Windows Server 2012 R2 とSystem Center 2012 R2で提供されるスケーラビリティや新機能を踏まえ、データセンターアーキテクチャの刷新を検討

ご清聴ありがとうございました

お問い合わせ先 IIJインフォメーションセンターTEL：03-5205-4466 （9：30～17：30 土/日/祝日除く）info@iij.ad.jp

http://www.iij.ad.jp/

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